Pengaruh Anti Oksidan Terhadap Degradasi Plastik Polipropilen (Aloma K. K.)

## PENGARUH ANTI OKSIDAN TERHADAP DEGRADASI PLASTIK POLIPROPILEN
Aloma K. K., Sudirman, Evvy Hertinvyana, Sudaryanto dan Indra G. Puslitbang Iptek Bahan(P3IB) - BATAN Kawasan Puspiptek Serpong 15314, Tangerang

## ABSTRAK
PENGARUH ANTI OKSIDAN TERHADAP DEGRADASI PLASTIK POLIPROPILEN . Plastik yang sering digunakan dan berhubungan langsung atau tidak langsung dengan sinar matahari dalam waktu yang lama akan cepat mengalami perubahan fisik, sehingga perlu ditambahkan bahan additif untuk mencegah terjadinya proses degradasi. Pada penelitian ini digunakan dua jenis bahan additif anti oksidan yaitu irganox 1076 dan irganox 245 dengan konsentrasi 0,1 hingga 1 phr lalu dibandingkan kemampuan dari aditif tersebut dalam menahan laju degradasi dari plastik polipropilen. Proses pencampuran antara polipropilen dengan aditif dilakukan dalam labo plastomil pada suhu titik leleh polipropilen, kemudian dibentuk menjadi spesimen uji mekanik dan ketahanan terhadap cuaca, uji ketahanan terhadap cuaca dilakukan dengan menjemur spesimen uji di luar ruangan dalam jangka waktu 0 minggu sampai dengan 12 minggu. Data hasil uji mekanik dan strukturmikro menunjukkan bahwa polipropilen mengalami degradasi hingga retak setelah penjemuran selama 8 minggu, sedangkan polipropilen yang diberi aditif anti oksidan juga menunjukkan proses awal degradasi namun tidak sampai retak. Penggunaan aditif irganox 1076 menunjukkan ketahanan degradasi lebih baik dibandingkan irganox 245 setelah dijemur selama 12 minggu.
Kata kunci: Anti oksidan, irganox , polipropilen, strukturmikro, sifat mekanik

## ABSTRACT
EFFECT OF ANTI OXIDANT ON POLYPROPYLENE PLASTIC DEGRADATION. Plastics, which are often used and exposed direct or indirectly to sunlight for long periods will undergoes physical properties changes. Therefore it is necessary to add additives to delay the degradation process. In this investigation the irganox 1076 and irganox 245 (0.1 to 1.0) phr are used as anti oxidant, the effects of each antioxidant on delaying of the degradation processing of polypropylene plastics were studied. The specimens are produced by mixing of polypropylene and anti oxidants into laboplastomill at melting point of polypropylene. The specimens were exposed to daylight outdoors for 12 weeks, after the exposure the specimen were visually inspected. The results showed that polypropylene degraded after 8 weeks exposed which is indicated by cracks, meanwhile polypropylene which are added with anti oxidant showed undergo initial surface degradation but no substantial crack. The use of irganox 1076 gave a better degradation retard compare to irganox 245 after exposed for 12 weeks.
Key words : Anti oxidant, irganox, polypropylene, microstructure, mechanical properties

## PENDAHULUAN
Plastik merupakan material yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaannya di berbagai bidang semakin meningkat dari tahun ke tahun. Plastik yang dahulu dikenal hanya sebagai pembungkus makanan dan bahan peralatan rumah tangga, ternyata memiliki manfaat yang lebih luas. Sekarang plastik digunakan di berbagai bidang industri seperti industri pertanian, elektronik, produk kesehatan, otomotif, karoseri, hingga ke industri penerbangan.
Plastik yang sering digunakan baik di dalam maupun di luar ruangan terbuka dan berhubungan
langsung dengan sinar matahari dalam jangka waktu yang lama, dapat memberikan efek yang merugikan bagi produk plastik tersebut. Radiasi ultra violet dapat memutuskan ikatan kimia dalam polimer. Proses ini disebut fotodegradasi yang pada akhirnya menyebabkan keretakan, pengapuran, perubahan warna, dan menurunnya sifat-sifat fisik tertentu, sehingga perlu ditambahkan suatu aditif antioksidan dan penstabil ultra violet untuk mencegah kerusakan lebih awal [1,2].
Irganox dengan rumus dan struktur molekul pada Gambar 1 adalah salah satu jenis antioksidan yang
digunakan untuk mengatasi degradasi oksidatif dan fotodegradasi plastik polipropilen, anti oksidan ini sering juga disebut sebagai inhibitor yang ditambahkan kedalam suatu material organik yang mudah teroksidasi, untuk mencegah/menahan proses auto oksidasi dan secara umum memperpanjang penggunaan plastik tersebut [3].
Mekanisme oksidasi pada plastik polipropilen belum diketahui secara lengkap, namun sebagai pendekatan mekanisme penstabil radikal peroksida oleh aditif anti oksidan adalah seperti pada Gambar 2.
Sedangkan mekanisme penstabilan radikal peroksida oleh irganox 1076 seperti Gambar 3 di bawah ini;
Proses degradasi yang terjadi pada plastik polipropilen dapat diamati dengan mengukur indek karbonil, perubahan warna , perubahan sifat mekanik dan lain-lain. Dalam penelitian ini hanya perubahan sifat mekanik polipropilen diamati sebagai indikator terjadinya proses degradasi pada polipropilen. Kemampuan 2 (dua) jenis antioksidan yaitu irganox 245 dan irganox 1076 dalam memperbaiki ketahanan plastik polipropilen terhadap proses degradasi oksidatif setelah pemaparan cuaca selama jangka waktu yang ditentukan juga diamati.

## METODE PERCOBAAN

## Bahan
Polipropilen dari Trypolita Indonesia Tbk., Anti oksidan irganox 1076 dan irganox 245 dari Ciba.

## Alat
Labo plastomil , hydraulic press , mesin uji tarik Strograph R-1 Toyoseiki dan Scanning Electron Microscope (SEM) Philips tipe 515.

## Cara Kerja
Bahan plastik polipropilen terlebih dahulu dimasukkan kedalam Labo plastomil pada suhu 183 o C, lalu dibiarkan mengalami pemanasan sampai lunak dan mengembang ( swelling ) kemudian dimasukkan sedikit demi sedikit bahan aditif anti oksidan irganox 1076 atau irganox 245 kedalam labo plastomil yang berisi polipropilen. Setelah itu dibiarkan proses pencampuran selama 4 menit dengan kecepatan putaran pengaduk 25 rpm. Selanjutnya campuran dibuat menjadi lembaran film dengan proses casting sehingga terbentuk lembaran plastik. Karakterisasi terhadap bahan plastik dilakukan dengan uji sifat mekanik, strukturmikro dan ketahanan terhadap cuaca

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Uji Mekanik
Polimer yang di jemur atau diuji cuaca ( weathering test ) baik secara langsung (pemaparan di luar ruangan) atau secara tidak langsung ( accelerate weathering ) biasanya akan mengalami perubahan dalam jangka waktu tertentu. Penjemuran polipropilen pada kondisi lingkungan luar dipengaruhi oleh sinar matahari, panas, oksigen, kelembaban dan faktor lain yang berperan terhadap degradasi bahan. Seringkali degradasi yang terlihat di permukaan seperti pemudaran warna, berkurangnya transparasi dan kilap suatu polimer terlihat lebih dulu sebelum terjadi perubahan sifat fisik seperti kekuatan tarik, perpanjangan putus, atau sifat elektrik, secara signifikan [5]. Secara visual, polipropilen setelah dijemur akan terlihat berbeda dengan polipropilen yang
(CH 2 ) 2
C O C 18 H 3 7 O HO Gambar 1 . Struktur molekul irganox 1076
Gambar 2 . Mekanisme auto oksidasi polimer
Gambar 3 . Mekanisme reaksi anti oksidan dengan radikal bebas membentuk gugus yang lebih stabil.
tidak dijemur atau polipropilen yang diberi aditif anti oksidan.
Hasil Uji tarik ditunjukkan pada Gambar 4 sampai dengan Gambar 9. Berdasarkan data kekuatan tarik pada gambar tersebut, terlihat bahwa penambahan anti oksidan hingga konsentrasi 1 phr
mempengaruhi nilai kekuatan tarik polipropilen dibawah 10 %, baik tensile strength dan elongation at break. Hal ini berarti antioksidan yang digunakan cukup kompaktibel dengan matriks (polipropilen) bila faktor koreksi alat 5 %. Jika aditif yang ditambahkan tidak kompaktibel akan menurunkan kekuatan tariknya.
0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 8 12 Minggu T en si le st re ng th ( K g/ cm 2) PP PP + Irg 0,1 phr PP + Irg 0,3 phr PP + Irg 0,5 phr PP + Irg 0,7 phr PP + Irg 1,0 phr
Gambar 4 . Pengaruh lama penjemuran terhadap tensile strength polipropilen yang diberi anti oksidan irganox 1076 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 2 4 6 8 10 12 14 Minggu E lo ng at io n at br ea k (% ) PP PP + Irg 0,1 phr PP + Irg 0,3 phr PP + Irg 0,5 phr PP + Irg 0,7 phr PP + Irg 1,0 phr
Gambar 5 . Pengaruh lama penjemuran terhadap elongation at break polipropilen yang diberi anti oksidan irganox 1076
Gambar 6 . Pengaruh lama penjemuran terhadap tensile strength polipropilen yang diberi anti oksidan irganox 245 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 Minggu T en si le st re ng th (K g/ cm 2) PP PP + Irg 0,1 phr PP + Irg 0,3 phr PP + Irg 0,5 phr PP + Irg 0,7 phr PP + irg 1,0 phr
Gambar 7 . Pengaruh lama penjemuran terhadap elongation at break polipropilen yang diberi anti oksidan irganox 245. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 2 4 6 8 10 12 14 Minggu E lo ng at io n at br ea k (% ) PP PP + Irg 00,1 phr PP + Irg 0,3 phr PP + Irg 0,5 phr
PP + Irg 0,7 phr PP + Irg1,0 phr
Polipropilen tanpa aditif anti oksidan hanya bertahan hingga 2 minggu penjemuran, setelah itu sifat mekaniknya ( tensile strength dan elongation at break ) menurun drastis dan setelah 8 minggu penjemuran polipropilen menjadi rapuh sehingga tidak terukur nilai tensile strength dan elongation at break . Polipropilen yang diberi tambahan aditif memberikan ketahanan terhadap penjemuran yang lebih baik. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4 sampai dengan Gambar 7. Kedua parameter sifat fisik t ensile strength dan elongation at break tidak menjadi rapuh pada penjemuran sampai 12 minggu, berbeda dengan yang terjadi pada polipropilen murni, namun kenaikan konsentrasi irganox tidak berbanding lurus dengan
kemampuannya menghambat laju degradasi oksidatif polipropilen.
Gambar 8 dan Gambar 9 menunjukkan perbedaan pengaruh irganox 1076 dan irganox 245 terhadap sifat mekanik plastik polipropilen. Elongation at break irganox 1076 memberikan ketahanan yang lebih besar dari pada irganox 245 (Gambar 8). Namun kedua aditif memberikan pengaruh yang hampir sama pada tensile strength (Gambar 9).

## Image SEM
Pengaruh penjemuran terhadap plastik polipropilen dapat dilihat pada Gambar 10 dan
Gambar 8 . Pengaruh konsentrasi irganox terhadap elongation at break polipropilen
1,2 PP+Irg 1076 (0 Minggu)
PP+Irg 1076(8 Minggu)
PP+Irg 245 (0 Minggu)
PP+Irg 245 (8 Minggu)
0 0,3 0,6 0,9 350 300 250 200 150 100 5 0 0 450 400 Konsentrasi additif (phr) E lo ng at io n at B re ak (% ) Irg 1076 (0 M) Irg 1076 (8 M) Irg 245 (0 M) Irg.245 (8M)
Gambar 9 . Pengaruh konsentrasi irganox terhadap tensile strength polipropilen (0) (0) (0,3) (0,6) (0.9) (1,2) (300) (250)
(200) (150) (100) (50) Konsentrasi Additif (phr) T en si le S tr en gt h( kg /c m 2 )
Gambar 10 . Image SEM polipropilen tanpa anti oksidan sebelum dijemur.
Gambar 11 . Image SEM polipropilen tanpa anti oksidan setelah dijemur 8 minggu

## Pengaruh Anti Oksidan Terhadap Degradasi Plastik Polipropilen (Aloma K. K.)
Gambar 11 , image SEM ini menunjukkan perubahan strukturmikro polipropilen setelah dijemur selama 8 minggu menjadi retak. Hal ini terjadi karena proses degradasi langsung terhadap permukaan polipropilen tanpa adanya hambatan. Peristiwa yang sama tidak terjadi pada polipropilen yang diberi aditif anti oksidan, dimana anti oksidan irganox yang digunakan berperan aktif memperlambat terjadinya degradasi oksidatif pada polipropilen (Gambar 13 dan Gambar 15). Dari Gambar 13 dan Gambar 15 menunjukkan kemampuan additif antioksidan irganox menghambat proses degradasi terhadap polipropilen, dimana polipropilen masih dapat bertahan (tidak retak) sampai minggu ke 8 penjemuran. Hanya saja proses degradasi permukaan sudah mulai terlihat, hal ini didukung juga oleh data pengukuran tensile strength dan elongation at break . Pada image SEM polipropilen setelah dijemur 8 minggu memperlihatkan degradasi oksidatif awal telah terjadi pada permukaan yang ditunjukkan dengan adanya bintik putih atau pengkabutan.

## KESIMPULAN
Berdasarkan data hasil uji mekanik dan strukturmikro maka dapat disimpulkan :
1. Irganox 1076 dan irganox 245 berpengaruh pada sifat mekanik polipropilen yang dijemur, tetapi tidak
memberikan pengaruh yang sama terhadap setiap parameter sifat mekanik.
2. Pola perubahan tensile strength dan elongation at break untuk kedua anti oksidan tersebut sama untuk pemaparan selama 8 minggu, peningkatan konsentrasi irganox pada polipropilen belum menunjukkan peran yang signifikan dalam menghambat laju degradasi
3. Secara keseluruhan irganox 1076 lebih baik dibanding irganox 245 dalam menahan laju degradasi oksidatif plastik polipropilen

## DAFTARACUAN
[1]. BIRLEY R.J., HEATH, & SCOTT M.J., Plastics Material; Properties and Application , Ed. ke-2. London, (1988)
[2]. CAPOCCI, Ultraviolet Light Stabilizer , Di dalam E.J. WICKSON, Editor. Plastics Additive Handbook , Munich, Hanser Publisher, (1993) 1-21
[3]. KRAUSKOPT LB, Plasticizer , Di dalam Modern Plastics Encyclopedia , 48 (1972) 270-274
[4]. http://www.SpecialChem.com/Antioxidant for polymer at SpecialChem.html
[5]. ANDRADY A.L., AMIN.M.B, HAMID.S, HU.X and TORIKAI.A., Effects of Increased Solar
Gambar 12 . Image SEM polipropilen + irganox 245 0,5 phr sebelum dijemur
Gambar 13 . Image SEM polipropilen + irganox 245
0,5 phr setelah dijemur 8 minggu
Gambar 14 . Image SEM polipropilen + irganox 1076 0,5 phr sebelum dijemur Gambar 15 . Image SEM polipropilen + irganox 1076 0,5 phr setelah dijemur 8 minggu.
Ultraviolet Radiation On Materials, Environmental Effects of Ozone Depletion, 7 (1994)
[6]. KLEMCHUK.P, Antioxidants A3 , CIBA-GEIGY Coorporation , Ardsley, New York, United States
[7]. THACKER G.A., UV Absorbers and Light Stabilizers , Di dalam Modern Plastics Encyclopedia 48 , (1972) 284-291